JPH0751899B2 - 機械式過給機付内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はルーツポンプを備えた機械式過給機付内燃機関
に関し、さらに詳しくはルーツポンプのロータシャフト
を支承する軸受の潤滑グリース又はオイルの抜け防止の
ための大気導入に関する。

〔従来の技術〕

機械式過給機付内燃機関のロータ相互間並びにロータと
ハウジングとの間にわずかのクリアランスが設けられて
いる。そのために、吐出された高圧側の空気がこれらの
クリアランスを通って低圧側に漏れるのが避けられな
い。その結果、ロータシャフトの両端を支承する軸受に
ロータ側から漏れた空気の圧力が作用し、軸受の両側に
圧力が生じ、軸受を潤滑するグリース又はオイルの保持
性能が低下することになる。このような圧力差に基くグ
リース又はオイルの保持性能の低下を改善するために、
ロータシャフトの周囲でかつ前記ロータの端面と前記軸
受のシール部との間に環状空間部（ラビリンス）を設
け、該ラビリンスを大気導入通路を介して大気に接続す
ると共に、内燃機関の運転条件に応じて開閉する制御弁
を前記大気導入通路に設けた機械式過給機付内燃機関が
本発明の出願人により提案されている（特願昭59−1352
17号）。特に、ここでは、アイドル運転時の様な低吸入
空気量域あるいは低回転域のみ、ラビリンスと、軸受け
間の大気導入を遮断又は減少したもので、アイドル運転
時の回転上昇を防止したものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ラビリンス部とシャフトとのクリアラン
スは接触防止の点から、ある程度大きくする取る必要が
あり、その場合十分な吸気圧力減少効果を得る為には、
大気との連通路の径も大きく取る必要が生じる。このこ
とによって、アイドル時のみ大気導入の遮断では、遮断
前の減速域において必要量以上の空気が流れてしまい、
不要な回転上昇となってしまう。又、ファーストアイド
ル時に大気導入が実行されると必要回転数が得られなか
ったり、あるいはON−OFFの繰り返しによりハンチング
等を生ずるおそれもある。これらを対策するために、ア
イドル判定回転数を高く設定すると大気導入領域が減少
し潤滑グリースやオイルの流出防止に悪影響を及ぼす。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、ポンプハウジングに軸受により回転自
在に支承される２個のロータがハウジング内周面との間
に所定のクリアランスを保ちつつ相互にかみ合いながら
回転して一回転毎に定容積の流体を吸入側から吐出側に
吸排するルーツポンプを備えた過給機付内燃機関におい
て、前記ロータを取付けているロータシャフトの周囲で
かつ、前記ロータの端面と前記軸受のシール部との間に
形成される環状空間部を大気導入通路を介して大気に接
続すると共に、前記大気導入通路に制御弁を接続し、燃
料供給の遮断時、前記制御弁を開放するようになした機
械式過給機付内燃機関が提供される。

〔実施例〕

まず第２図において、ルーツポンプを備える機械式過給
機付内燃機関の全体が示される。１はエアクリーナ、２
はエアフローメータ、３は絞り弁、４はルーツポンプか
ら成る機械式過給機、５は吸気管、６はエンジン本体、
９は制御弁、13はマイクロコンピュータ、18は燃料噴射
弁を略示している。燃料は燃料噴射弁18より供給される
が、減速時等においては、周知の手段により燃料供給が
遮断される。制御弁９は、後述するように過給機４のラ
ビリンスと軸受間の空間に連通する通路７と、絞弁３の
上流に連通しほぼ大気に近い圧力の通路８との間の開閉
をコンピュータ13からの信号により制御している。コン
ピュータ13には各種センサー、例えばエンジン回転数セ
ンサー16、車速センサー17、スロットル開度センサー1
5、エアフローメータ２等の信号が入力される。制御弁
９は、図示のように、弁体10、スプリング11、電磁コイ
ル12により構成される周知の電磁弁として構成すること
ができるが、負圧切換弁（VSV）として構成してもよ
い。

第３図はルーツポンプから成る過給機の断面図である。
50はハウジング本体、51はハウジング本体の一方の開放
端部を閉じるリヤプレートであり、ハウジング本体50と
リヤプレート51とによりポンプハウジングを形成する。
このポンプハウジング内には、ルーツポンプ特有の双葉
状の形状を有する２個のロータ21,40がそれぞれのロー
タシャフト22,23に支持されて配置される。24はロータ2
1をロータシャフト22に固着するためのピンである。第
３図の上側には適量のオイルが封入されていて、歯車2
9,30及び軸受の潤滑を行う。プーリー43には図示しない
ベルトによりエンジンのクランクシャフトの回転が伝達
され、これによりロータ21および40を回転させ、エンジ
ンへの吸気を過給することはよく知られている。

次に、ロータシャフト22,23を回転可能に支承する軸受
部の構成について、第３図右側上の軸受28を例にして詳
述する。軸受28はオイル潤滑タイプの軸受であり、オイ
ルの抜けを防止する為にロータ21の側にオイルシール27
が設けられている。ロータ21の端面とリアプレート51と
の間は軸方向にある間隙を持っていて、いわゆるラビリ
ンス部46を形成している。このラビリンス部46と軸受オ
イルシール27との間の環状空間47にはポート48が接続さ
れており、更に、このポート48は通路７を経て制御弁９
に接続されており、また、制御弁９、通路８を介して絞
弁３（第２図）上流の大気と連通している。

軸受オイルシール27には、ハウジング50のロータ21を支
承するロータシャフト22は、軸受28,37によって両端が
回転自在に支持されていると同時にプーリー43が固定さ
れている。もう１つの下側のロータ40も同様にロータシ
ャフト23に固定され、このロータシャフト23も同様に両
端が軸受によって回転自在に支持され、それぞれのロー
タシャフト22,23はギヤー29,30にて回転が伝達されるよ
うに構成されている。

すなわち、各ロータシャフト22,23はロータの両側で軸
受により支承される。各ロータシャフト22,23は第３図
で見て右側の軸受よりさらに右方側まで延長されてお
り、その延長端部に同様の歯車29,30がそれぞれ取付け
られる。図示の構造では、軸受の内輪がそれぞれロータ
シャフトの段付部に係合し、それらの内輪には歯車29,3
0の内周部が係合し、各歯車29,30は座金32やねじ44等に
よりそれぞれのロータシャフト22,23に締着される。歯
車29,30及び軸受、ロータシャフトの先端を覆って、リ
ヤプレート51にはカバー33が取付けられ、オイル室を形
成する。オイル室内内部、すなわちロータ室、ラビリン
ス46を介して吸気圧力が作用するが、通常運転時は、制
御弁９が通電状態にあり、電磁コイル12の力でスプリン
グ11に打ち勝って弁体10を吸引し、通路７と通路８間が
連通する為、絞弁３（第２図）上流の大気圧が前記環状
空間47に導入されてブリードされるので、その圧力は十
分小さなものとなる。

第１図は大気導入用制御弁９の開閉制御ルーチンであ
る。ステップ101では、減速時において燃料噴射弁18
（第１図）からの燃料供給の遮断かつ実行されているか
否かを判別し、もし燃料遮断中であれば制御弁９をONと
してこの制御弁９を開き、過給機の軸受環状空間47に大
気を導入する。ステップ101で燃料遮断の実行中でなけ
れば、ステップ102に進み、現在のエンジン回転数NEを
設定値１（例えば1500rpm）と比較し、小さければステ
ップ106へ進み、制御弁９への通電をOFFとすることにこ
の制御弁９を閉じる。現在のエンジン回転数NEが設定値
１より大きければ、ステップ103へ進みさらに設定値２
（例えば1700rpm）と比較し、小さければ何もせずにリ
ターンする。NEが設定値２より大きければステップ104
へ進み、アイドルスイッチがONか否か判定し、アイドル
状態でなければステップ105で制御弁９を開いて大気を
導入し、アイドル状態であればステップ106で制御弁９
を閉じて大気を導入しない。なお、エンジン回転数に２
つの設定値1,2を設けているのは制御弁９の開閉にヒス
テリシスをもたせるためである。

第４図は減速中における本発明の効果を示すものであ
る。減速時、まず絞り弁３（第２図）が閉じ、わずかな
遅延時間（ａ）の後、アイドルスイッチ（S/W）がONと
なる。ここで、燃料供給の遮断が開始され、所定時間
（ｔ）経過後、燃料供給は再開される。しかしながら、
燃料供給が再開されてもアイドルS/WがONであれば大気
導入用制御弁９は閉じられ、大気導入は行なわれない。
従って、吸入空気量の増加によるエンジン回転数（NE）
や車速の増加（破線およびハッチングで示す）は起ら
ず、いわゆる走り出すような感じとなることはない。す
なわち、エンジン回転数や車速は実線で示すように、ス
ムーズに減少しアイドル判定回転数以下に移行する。

第５図はファーストアイドル時における本発明の効果を
示すものである。暖機途中でのファーストアイドル時
は、燃料遮断のための回転数が冷却水温に応じて高くな
るため、ファーストアイドル回転数が破線（ハッチン
グ）のように必要以上に高くなることはない。またON,O
FFの繰り返しによるハンチングを生ずることも防止され
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、減速中（燃料供給の遮断中）、制御弁
９が開放されることにより、過給機を介して吸気管内へ
空気が導入されるので、吸気管負圧（絶対値）が下が
り、エンジンオイルに対する吸収力が低下してオイルの
消費が軽減される。また、機械式過給機の場合は、スロ
ットルボディからシリンダヘッドまでの吸気系の容積が
大きいため、制御弁９による制御を全く行わない場合
は、減速時の吸気管負圧からアイドル時の吸気管負圧ま
で戻るのに時間的なずれが生じ、この為、充填効率が低
下し、アイドル状態を維持できずストールを発生するこ
とがあるが、本発明のように、減速中（燃料供給の遮断
中）に制御弁９を開いて大気を吸気管内へ導入すること
により、減速時の吸気管負圧（絶対値）を低減して、ア
イドル状態への復帰を円滑に行い、ストールの発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御弁の開閉制御ルーチンを示す図、第２図は
ルーツポンプを備えた過給機付内燃機関の概略図、第３
図はルーツポンプより成る過給機の断面図、第４図およ
び第５図は本発明の効果を示す図である。 ４……過給機（ルーツポンプ）、7,8……通路、 ９……制御弁、13……コンピュータ、 21,40……ロータ、22,23……ロータシャフト、 27……オイルシール、28……軸受、 47……環状空間、48……ポート、 50……ハウジング、51……リアプレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉谷 尚秀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−16232（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプハウジング（50）に軸受（28）によ
   り回転自在に支承される２個のロータ（21,40）がハウ
   ジング内周面との間に所定のクリアランスを保ちつつ相
   互にかみ合いながら回転して一回転毎に定容積の流体を
   吸入側から吐出側に吸排するルーツポンプを備えた過給
   機付内燃機関において、前記ロータを取付けているロー
   タシャフト（22,23）の周囲でかつ、前記ロータ（21,4
   0）の端面と前記軸受（28）のシール部（27）との間に
   形成される環状空間部（47）を大気導入通路（7,8,48）
   を介して大気に接続すると共に、前記大気導入通路に制
   御弁（９）を接続し、燃料供給の遮断時、前記制御弁
   （９）を開放するようになした機械式過給機付内燃機
   関。